JP3115434U

JP3115434U - Fuel cell

Info

Publication number: JP3115434U
Application number: JP2005006289U
Authority: JP
Inventors: 杉本　正和; 矢野　雅也; 泰一杉田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2015-08-04

Abstract

【課題】第１金属板及び第２金属板により構成される燃料電池セルの周縁領域を封止するに際し、封止工程を簡素化できる燃料電池セルを提供する。
【解決手段】板状の固体高分子電解質１と、この固体高分子電解質１の両側に配置された第１電極板及２び第２電極板３と、これら電極板２，３の更に外側に配置された第１金属板４及び第２金属板５とを備え、これら第１・第２金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａが絶縁層を間に介在させた状態で封止される燃料電池セルであって、周縁領域４ａ，５ａをシール性及び絶縁性を有する封止材料１１を用いて封止してある。封止材料は、エポキシ系樹脂であることが好ましい。
【選択図】図２
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell capable of simplifying a sealing process when sealing a peripheral region of a fuel cell constituted by a first metal plate and a second metal plate.
SOLUTION: A plate-shaped solid polymer electrolyte 1, a first electrode plate 2 and a second electrode plate 3 arranged on both sides of the solid polymer electrolyte 1, and further outside these electrode plates 2 and 3. The first metal plate 4 and the second metal plate 5 are disposed, and the peripheral regions 4a and 5a of the first and second metal plates 4 and 5 are sealed with an insulating layer interposed therebetween. In the fuel cell, the peripheral regions 4a and 5a are sealed with a sealing material 11 having sealing properties and insulating properties. The sealing material is preferably an epoxy resin.
[Selection] Figure 2

Description

本考案は、板状の固体高分子電解質と、この固体高分子電解質の両側に配置された第１電極板及び第２電極板と、これら電極板の更に外側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態で封止される燃料電池セルに関するものである。 The present invention provides a plate-shaped solid polymer electrolyte, a first electrode plate and a second electrode plate disposed on both sides of the solid polymer electrolyte, a first metal plate disposed further outside these electrode plates, and The present invention relates to a fuel cell that includes a second metal plate and is sealed with a peripheral region of the first and second metal plates interposing an insulating layer therebetween.

かかる燃料電池セルとして、特開２００５−１５０００８号公報に開示されるセル構造が公知である。この燃料電池セルは、板状の薄膜電極組成体と、この薄膜電極組成体の両側に配置された第１金属板及び第２金属板により構成され、全体的に薄型構造を実現している。また、第１・第２金属板の周縁領域は、電気的に絶縁された状態でカシメ加工により封止されている。カシメ加工により周縁領域を封止する場合には、第１・第２金属板のうち一方の金属板の周縁領域をほぼ１８０゜内側に折り曲げて、他方の金属板の周縁領域に密着させる加工を行なうことで封止するものである。 As such a fuel cell, a cell structure disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-150008 is known. This fuel cell is composed of a plate-shaped thin film electrode composition and a first metal plate and a second metal plate disposed on both sides of the thin film electrode composition, and realizes a thin structure as a whole. Moreover, the peripheral area | region of the 1st, 2nd metal plate is sealed by the crimping process in the state electrically insulated. When sealing the peripheral area by caulking, a process is performed in which the peripheral area of one of the first and second metal plates is bent inward by approximately 180 ° and closely adhered to the peripheral area of the other metal plate. It is sealed by performing.

しかしながら、かかるカシメ封止加工は、加工工程や金型構成が複雑になるという問題がある。そこで、本考案は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態で封止される燃料電池セルの周縁領域を封止するに際し、封止工程を簡素化できる燃料電池セルを提供することである。 However, the caulking sealing process has a problem that the processing process and the mold configuration are complicated. Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem is that the peripheral area of the fuel cell that is sealed with the peripheral area of the first and second metal plates interposing the insulating layer therebetween. In sealing a region, it is to provide a fuel cell that can simplify the sealing process.

上記課題を解決するため本考案に係る燃料電池セルは、
板状の固体高分子電解質と、この固体高分子電解質の両側に配置された第１電極板及び第２電極板と、これら電極板の更に外側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態で封止される燃料電池セルであって、
前記周縁領域をガス遮蔽性及び絶縁性を有する封止材料を用いて封止してあることを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the fuel cell according to the present invention is:
Plate-shaped solid polymer electrolyte, first electrode plate and second electrode plate disposed on both sides of the solid polymer electrolyte, and first metal plate and second metal plate disposed further outside these electrode plates And the peripheral region of these first and second metal plates is sealed with an insulating layer interposed therebetween,
The peripheral region is sealed with a sealing material having gas shielding properties and insulating properties.

この構成による燃料電池セルは、第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態で封止される。また、周縁領域を封止するに際して、ガス遮蔽性及び絶縁性を有する封止材料を用いて封止する。かかる封止材料を用いて封止するので、周縁領域をカシメ加工するための金型は不要となり、簡素な工程で周縁領域を封止することができる。封止材料は、ガス遮蔽性及び絶縁性を有していればよく、例えば、適宜の樹脂材料を用いることができる。その結果、燃料電池セルの周縁領域を封止するに際し、封止工程を簡素化できる燃料電池セルを提供することができる。
本考案において、前記ガス遮蔽性は、水素ガスに対する遮蔽性であることが好ましい。これにより、セル内部に注入された燃料ガスである水素ガスが封止部から漏洩することを防止することができる。 The fuel cell according to this configuration is sealed with the peripheral regions of the first and second metal plates interposing the insulating layer therebetween. Further, when sealing the peripheral region, sealing is performed using a sealing material having gas shielding properties and insulating properties. Since sealing is performed using such a sealing material, a mold for caulking the peripheral region is unnecessary, and the peripheral region can be sealed with a simple process. The sealing material should just have gas-shielding property and insulation, for example, an appropriate resin material can be used. As a result, it is possible to provide a fuel cell that can simplify the sealing process when sealing the peripheral region of the fuel cell.
In the present invention, the gas shielding property is preferably a shielding property against hydrogen gas. Thereby, it can prevent that hydrogen gas which is the fuel gas inject | poured inside the cell leaks from a sealing part.

本考案に係る前記封止材料は、エポキシ系樹脂であることが好ましい。エポキシ系樹脂を用いることで、所望の封止強度を確保することができる。 The sealing material according to the present invention is preferably an epoxy resin. By using an epoxy resin, a desired sealing strength can be ensured.

本考案において、前記封止材料を用いて、前記絶縁層を形成することが好ましい。絶縁層を封止材料で形成することで、絶縁層を構成するための専用の部材が不要になるので、コストダウンを図ることができる。 In the present invention, the insulating layer is preferably formed using the sealing material. By forming the insulating layer with a sealing material, a dedicated member for configuring the insulating layer is not necessary, and thus the cost can be reduced.

第１金属板と第２金属板のうち、一方の金属板の周縁領域が他方の周縁領域よりも突出した形状とし、一方の周縁領域と他方の周縁領域にまたがるように封止材料を塗布してあることが好ましい。 Of the first metal plate and the second metal plate, the peripheral region of one metal plate has a shape protruding from the other peripheral region, and a sealing material is applied so as to straddle one peripheral region and the other peripheral region. It is preferable.

第１・第２金属板の形状を上記のように構成すれば、封止材料を塗布するだけで周縁領域を封止することができる。これにより、封止工程を簡素化することができる。 If the shape of the first and second metal plates is configured as described above, the peripheral region can be sealed only by applying a sealing material. Thereby, a sealing process can be simplified.

本考案に係る燃料電池セルの好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本考案の燃料電池セルの一例を示す組み立て斜視図であり、図２は、本考案の燃料電池セルの一例を示す縦断面図である。 A preferred embodiment of a fuel cell according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an assembled perspective view showing an example of the fuel battery cell of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the fuel battery cell of the present invention.

本考案の燃料電池セルは、図１、図２に示すように、板状の固体高分子電解質１と、その固体高分子電解質１の一方側に配置されたカソード側電極板２と、他方側に配置されたアノード側電極板３とを備えるものである。また、カソード側電極板２の更に外側にはカソード側金属板４（第１金属板に相当）が配置され、アノード側電極板３の更に外側にはアノード側金属板５（第２金属板に相当）が配置される。本実施形態では、アノード側金属板５に、エッチングにより燃料の流路溝９が形成され、アノード側金属板５の周縁領域５ａとカソード側金属板４の周縁領域４ａは樹脂封止が行われる領域でもある。また、説明の便宜上、金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａ以外の領域を中央領域４ｂ，５ｂと称することにする。 As shown in FIGS. 1 and 2, a fuel cell of the present invention includes a plate-shaped solid polymer electrolyte 1, a cathode-side electrode plate 2 disposed on one side of the solid polymer electrolyte 1, and the other side. And an anode-side electrode plate 3 disposed on the substrate. Further, a cathode side metal plate 4 (corresponding to the first metal plate) is arranged on the outer side of the cathode side electrode plate 2, and an anode side metal plate 5 (on the second metal plate) on the further outer side of the anode side electrode plate 3. Equivalent) is arranged. In the present embodiment, a fuel flow channel 9 is formed in the anode side metal plate 5 by etching, and the peripheral region 5a of the anode side metal plate 5 and the peripheral region 4a of the cathode side metal plate 4 are sealed with resin. It is also an area. For convenience of explanation, regions other than the peripheral regions 4a and 5a of the metal plates 4 and 5 are referred to as central regions 4b and 5b.

固体高分子電解質１としては、従来の固体高分子膜型電池に用いられるものであれば何れでもよいが、化学的安定性及び導電性の点から、超強酸であるスルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体からなる陽イオン交換膜が好適に用いられる。このような陽イオン交換膜としては、ナフィオン（登録商標）が好適に用いられる。その他、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂からなる多孔質膜に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を含浸させたものや、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質膜や不織布に上記ナフィオンや他のイオン伝導性物質を担持させたものでもよい。 The solid polymer electrolyte 1 may be any solid polymer membrane battery as long as it is used in a conventional solid polymer membrane type battery. From the viewpoint of chemical stability and conductivity, a perfluorocarbon having a sulfonic acid group which is a super strong acid. A cation exchange membrane made of a polymer is preferably used. As such a cation exchange membrane, Nafion (registered trademark) is preferably used. In addition, for example, a porous film made of a fluororesin such as polytetrafluoroethylene impregnated with the above Nafion or other ion conductive material, a porous film made of a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, or a non-woven fabric. A material carrying Nafion or another ion conductive material may be used.

固体高分子電解質１の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、イオン伝導機能、強度、ハンドリング性などを考慮すると、１０〜３００μｍが使用可能であるが、２５〜５０μｍが好ましい。 The thinner the solid polymer electrolyte 1 is, the more effective it is to make the whole thinner. However, in consideration of ion conduction function, strength, handling property, etc., 10 to 300 μm can be used, but 25 to 50 μm is preferable. .

電極板２，３は、ガス拡散層としての機能を発揮して、燃料ガスや、酸化ガス及び水蒸気の供給・排出を行なうと同時に、集電の機能を発揮するものが使用できる。電極板２，３としては、同一又は異なるものが使用でき、その基材には電極触媒作用を有する触媒を担持させることが好ましい。触媒は、固体高分子電解質１と接する内面２ｂ，３ｂに少なくとも担持させるのが好ましい。 The electrode plates 2 and 3 can function as a gas diffusion layer, and can supply and discharge fuel gas, oxidizing gas, and water vapor, and at the same time can exhibit a current collecting function. As the electrode plates 2 and 3, the same or different ones can be used, and it is preferable to support a catalyst having an electrode catalytic action on the base material. The catalyst is preferably supported at least on the inner surfaces 2 b and 3 b in contact with the solid polymer electrolyte 1.

電極基材としては、例えば、カーボンペーパー、カーボン繊維不織布などの繊維質カーボン、導電性高分子繊維の集合体などの電導性多孔質材が使用できる。一般に、電極板２，３は、このような電導性多孔質材にフッ素樹脂等の撥水性物質を添加して作製されるものであって、触媒を担持させる場合、白金微粒子などの触媒とフッ素樹脂等の撥水性物質とを混合し、これに溶媒を混合して、ペースト状或いはインク状とした後、これを固体高分子電解質膜と対向すべき電極基材の片面に塗布して形成される。 As the electrode base material, for example, conductive carbon materials such as carbon paper, fibrous carbon such as carbon fiber nonwoven fabric, and aggregates of conductive polymer fibers can be used. In general, the electrode plates 2 and 3 are prepared by adding a water-repellent substance such as a fluororesin to such a conductive porous material. When the catalyst is supported, a catalyst such as platinum fine particles and fluorine It is formed by mixing a water-repellent substance such as a resin, mixing it with a solvent to form a paste or ink, and then applying this to one side of an electrode substrate that should face the solid polymer electrolyte membrane. The

一般に、電極板２，３や固体高分子電解質１は、燃料電池に供給される還元ガスと酸化ガスに応じた設計がなされる。本考案では、酸化ガスとして空気が用いられると共に、還元ガスとして水素ガスを用いるのが好ましい。また、還元ガスの代わりに、メタノールやジメチルエーテル等を用いることもできる。 In general, the electrode plates 2 and 3 and the solid polymer electrolyte 1 are designed according to the reducing gas and the oxidizing gas supplied to the fuel cell. In the present invention, it is preferable to use air as the oxidizing gas and hydrogen gas as the reducing gas. In addition, methanol, dimethyl ether, or the like can be used instead of the reducing gas.

例えば、水素ガスと空気を使用する場合、空気が自然供給される側のカソード側電極板２では、酸素と水素イオンの反応が生じて水が生成するため、かかる電極反応に応じた設計をするのが好ましい。特に、低作動温度、高電流密度及び高ガス利用率の運転条件では、特に水が生成する空気極において水蒸気の凝縮による電極多孔体の閉塞（フラッディング）現象が起こりやすい。したがって、長期にわたって燃料電池の安定な特性を得るためには、フラッディング現象が起こらないように電極の撥水性を確保することが有効である。 For example, when hydrogen gas and air are used, the cathode-side electrode plate 2 on the side where air is naturally supplied causes a reaction between oxygen and hydrogen ions, so that water is generated. Is preferred. In particular, under the operating conditions of low operating temperature, high current density, and high gas utilization rate, the electrode porous body is likely to be clogged (flooded) due to the condensation of water vapor, particularly at the air electrode where water is generated. Therefore, in order to obtain stable characteristics of the fuel cell over a long period of time, it is effective to ensure the water repellency of the electrode so that the flooding phenomenon does not occur.

触媒としては、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、銀、ニッケル、鉄、銅、コバルト及びモリブデンから選ばれる少なくとも１種の金属か、又はその酸化物が使用でき、これらの触媒をカーボンブラック等に予め担持させたものも使用できる。 As the catalyst, at least one metal selected from platinum, palladium, ruthenium, rhodium, silver, nickel, iron, copper, cobalt and molybdenum, or an oxide thereof can be used. A supported one can also be used.

電極板２，３の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、電極反応、強度、ハンドリング性などを考慮すると、５０〜５００μｍが好ましい。電極板２，３と固体高分子電解質１とは、予め接着、融着等を行って積層一体化しておいてもよいが、単に積層配置されているだけでもよい。このような積層体は、薄膜電極組立体１０（ＭｅｍｂｒａｎｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）として入手することもでき、これを使用してもよい。 The thickness of the electrode plates 2 and 3 is more effective for reducing the overall thickness as the thickness is reduced, but is preferably 50 to 500 μm in view of electrode reaction, strength, handling properties, and the like. The electrode plates 2 and 3 and the solid polymer electrolyte 1 may be laminated and integrated in advance by adhesion, fusion, or the like, or may simply be arranged in a stacked manner. Such a laminated body can also be obtained as the thin film electrode assembly 10 (Membrane Electrode Assembly: MEA), and may be used.

カソード側電極板２の表面にはカソード側金属板４が配置され、アノード側電極板３の表面にはアノード側金属板５が配置される。アノード側金属板５には燃料の注入口５ｃ及び排出口５ｄが設けられ、更に本実施形態では、アノード側金属板５に流路溝９が設けられている。 A cathode side metal plate 4 is disposed on the surface of the cathode side electrode plate 2, and an anode side metal plate 5 is disposed on the surface of the anode side electrode plate 3. The anode side metal plate 5 is provided with a fuel inlet 5c and a discharge port 5d, and further, in the present embodiment, a flow channel 9 is provided in the anode side metal plate 5.

カソード側金属板４には、空気中の酸素を供給するための多数の開口孔４ｃが設けられている。開口孔４ｃは、カソード側電極板２が露出可能であれば、その個数、形状、大きさ、形成位置などは何れでもよい。但し、空気中の酸素の供給効率と、カソード側電極板２からの集電効果などを考慮すると、開口孔４ｃの面積はカソード側電極板２の面積の１０〜５０％であるのが好ましく、特に２０〜４０％であるのが好ましい。カソード側金属板４の開口孔４ｃは、例えば規則的又はランダムに複数の円孔やスリット等を設けたり、または金属メッシュによって開口孔を設けてもよい。 The cathode side metal plate 4 is provided with a large number of opening holes 4c for supplying oxygen in the air. As long as the cathode side electrode plate 2 can be exposed, the number, shape, size, formation position, and the like of the opening holes 4c may be any. However, in consideration of the supply efficiency of oxygen in the air and the current collection effect from the cathode side electrode plate 2, the area of the opening 4c is preferably 10 to 50% of the area of the cathode side electrode plate 2, In particular, 20 to 40% is preferable. As for the opening hole 4c of the cathode side metal plate 4, for example, a plurality of circular holes or slits may be provided regularly or randomly, or the opening hole may be provided by a metal mesh.

金属板４，５としては、電極反応に悪影響がないものであれば何れの金属も使用でき、例えばステンレス板、ニッケル、銅、銅合金などが挙げられる。但し、伸び、重量、弾性率、強度、耐腐食性、プレス加工性、エッチング加工性などの観点から、ステンレス板、ニッケルなどが好ましい。 As the metal plates 4 and 5, any metal can be used as long as it does not adversely affect the electrode reaction, and examples thereof include stainless steel plates, nickel, copper, and copper alloys. However, from the viewpoints of elongation, weight, elastic modulus, strength, corrosion resistance, press workability, etching workability, etc., a stainless steel plate, nickel and the like are preferable.

アノード側金属板５に設けられる流路溝９は、電極板３との接触により水素ガス等の流路が形成できるものであれば何れの平面形状や断面形状でもよい。本実施形態では、注入口５ｃと排出口５ｄとを連続する一本の流路溝９により接続しており、その流路溝９は、金属板５の幅方向に沿って周期的に折り返すジグザグ状に形成されている。流路密度、燃料電池セル積層時の積層密度、屈曲性などを考慮して、種々の形態の流路溝９を採用することができる。 The channel groove 9 provided in the anode side metal plate 5 may have any planar shape or cross-sectional shape as long as a channel for hydrogen gas or the like can be formed by contact with the electrode plate 3. In the present embodiment, the inlet 5 c and the outlet 5 d are connected by a single continuous channel groove 9, and the channel groove 9 is zigzag periodically folded back along the width direction of the metal plate 5. It is formed in a shape. In consideration of the flow path density, the stacking density at the time of fuel cell stacking, the flexibility, and the like, various forms of the flow path grooves 9 can be employed.

なお、このような金属板５の流路溝９の一部を電極板３の外面に形成してもよい。電極板３の外面に流路溝を形成する方法としては、加熱プレスや切削などの機械的な方法でもよいが、微細加工を好適に行う上で、レーザ照射によって溝加工を行うことが好ましい。レーザ照射を行う観点からも、電極板２，３の基材としては、繊維質カーボンの集合体が好ましい。 A part of the channel groove 9 of the metal plate 5 may be formed on the outer surface of the electrode plate 3. As a method of forming the flow channel groove on the outer surface of the electrode plate 3, a mechanical method such as a hot press or cutting may be used. However, it is preferable to perform groove processing by laser irradiation in order to suitably perform fine processing. From the viewpoint of performing laser irradiation, the base material for the electrode plates 2 and 3 is preferably an aggregate of fibrous carbon.

金属板５の流路溝９に連通する注入口５ｃ及び排出口５ｄは、それぞれ１個又は複数を形成することができる。なお、金属板４，５の厚みは、薄くするほど全体の薄型化に有効であるが、強度、伸び、重量、弾性率、ハンドリング性などを考慮すると、０．１〜１ｍｍが好ましい。金属板５に流路溝９を形成する方法としては、加工の精度や容易性から、エッチングが好ましい。エッチングによる流路溝９では、幅０．１〜１０ｍｍ、深さ０．０５〜１ｍｍが好ましい。また、流路溝９の断面形状は、略四角形、略台形、略半円形、Ｖ字形などが好ましい。 One or a plurality of inlets 5c and outlets 5d communicating with the channel groove 9 of the metal plate 5 can be formed. In addition, although the thickness of the metal plates 4 and 5 is more effective for reducing the overall thickness as the thickness is reduced, 0.1 to 1 mm is preferable in consideration of strength, elongation, weight, elastic modulus, handling property, and the like. Etching is preferable as a method of forming the flow channel 9 in the metal plate 5 in view of processing accuracy and ease. In the channel groove 9 by etching, a width of 0.1 to 10 mm and a depth of 0.05 to 1 mm are preferable. The cross-sectional shape of the channel groove 9 is preferably substantially square, substantially trapezoidal, substantially semicircular, V-shaped or the like.

金属板４への開口孔４ｃの形成、金属板５への注入口５ｃ及び排出口５ｄの形成についても、エッチングを利用するのが好ましい。エッチングは、例えばドライフィルムレジストなどを用いて、金属表面に所定形状のエッチングレジストを形成した後、金属板４，５の種類に応じたエッチング液を用いて行うことが可能である。また、２種以上の金属の積層板を用いて、金属ごとに選択的にエッチングを行うことで、流路溝９の断面形状をより高精度に制御することができる。 Etching is also preferably used for forming the opening hole 4 c in the metal plate 4 and forming the inlet 5 c and the outlet 5 d in the metal plate 5. Etching can be performed using, for example, a dry film resist or the like, after forming an etching resist having a predetermined shape on the metal surface, and then using an etching solution corresponding to the type of the metal plates 4 and 5. Moreover, the cross-sectional shape of the flow-path groove | channel 9 can be controlled more precisely by performing a selective etching for every metal using the laminated board of 2 or more types of metals.

本考案では、金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａは、電気的に絶縁した状態で封止されている。電気的な絶縁は、絶縁材料を用いて行うこともできるが、図１，２の実施形態では、固体高分子電解質１の周縁領域１ａを介在させることで行っている。固体高分子電解質１の平面面積は、第１金属板４と第２金属板５の平面面積よりも少し大きくなるように形成される。第１・第２金属板４，５の平面面積は同じである。従って、第１・第２金属板４，５の間に固体高分子電解質１を挟持させたときに、その周縁領域１ａは金属板４，５から突出する形になる。 In the present invention, the peripheral regions 4a and 5a of the metal plates 4 and 5 are sealed in an electrically insulated state. Although electrical insulation can be performed using an insulating material, in the embodiment of FIGS. 1 and 2, it is performed by interposing the peripheral region 1 a of the solid polymer electrolyte 1. The planar area of the solid polymer electrolyte 1 is formed to be slightly larger than the planar areas of the first metal plate 4 and the second metal plate 5. The plane areas of the first and second metal plates 4 and 5 are the same. Therefore, when the solid polymer electrolyte 1 is sandwiched between the first and second metal plates 4, 5, the peripheral region 1 a protrudes from the metal plates 4, 5.

また、電極板２，３よりも外側の領域にある固体高分子電解質１を周縁領域４ａ，５ａにより挟持した状態となっている。このような構造によると、電極板２，３の一方から他方へのガス等の流入を効果的に防止することができる。また、第１金属板４と第２金属板５の間で固体高分子電解質１を挟持させているので、絶縁層として機能させることができる。 Further, the solid polymer electrolyte 1 in the region outside the electrode plates 2 and 3 is sandwiched between the peripheral regions 4a and 5a. According to such a structure, inflow of gas or the like from one of the electrode plates 2 and 3 to the other can be effectively prevented. Moreover, since the solid polymer electrolyte 1 is sandwiched between the first metal plate 4 and the second metal plate 5, it can function as an insulating layer.

組み立てられた燃料電池セルの周辺領域は、ガス遮蔽性及び絶縁性を有する樹脂１１により封止される。ガス遮蔽性を有することで、セル内部に注入された水素ガスが封止部から漏洩することを防止することができる。樹脂封止は、完全に固体高分子電解質１の周縁領域１ａを覆う形で行なわれる。樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂を使用することができ、機械的な封止強度を確保することができる。封止材料としては、水素ガスを透過せず絶縁性を有するものであれば何でもよい。樹脂封止を形成する方法としては、樹脂を塗布する形で行なってもよいし、金型を用いて樹脂成型を行なって形成してもよい。樹脂成型を行う場合、インジェクションのように大きな圧力を作用させないで金型内に樹脂注入を行なってもよい。これにより、金型構成を簡素化することができる。 The peripheral region of the assembled fuel cell is sealed with a resin 11 having gas shielding properties and insulating properties. By having gas shielding properties, it is possible to prevent hydrogen gas injected into the cell from leaking from the sealing portion. Resin sealing is performed in a form that completely covers the peripheral region 1 a of the solid polymer electrolyte 1. As the resin, for example, an epoxy resin can be used, and mechanical sealing strength can be ensured. Any sealing material may be used as long as it does not transmit hydrogen gas and has an insulating property. As a method of forming the resin sealing, it may be performed by applying a resin, or may be formed by resin molding using a mold. When resin molding is performed, the resin may be injected into the mold without applying a large pressure as in the case of injection. Thereby, a metal mold | die structure can be simplified.

＜封止構造の別実施形態＞
次に、燃料電池セルの周縁領域の封止構造の種々の別実施形態を説明する。 <Another embodiment of the sealing structure>
Next, various other embodiments of the sealing structure of the peripheral region of the fuel cell will be described.

図３は、金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａの間に、絶縁材料６（絶縁層に相当）を挟持した構成例である。また、固体高分子電解質１の端部を２つの絶縁材料６により挟持する形にもなっている。絶縁材料６を設けることで、電極板２，３の一方から他方へのガス等の流入を効果的に防止することができる。絶縁材料６の厚みとしては、薄型化の観点から、０．１ｍｍ以下が好ましい。なお、絶縁材料をコーティングすることにより、更なる薄型化が可能である（例えば絶縁材料６の厚み１μｍも可能）。絶縁材料６としては、シート状の樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマー、セラミックスなどが使用できるが、シール性を高める上で、樹脂、ゴム、熱可塑性エラストマーなどが好ましく、特にポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミドが好ましい。絶縁材料６は、金属板４，５の周縁に直接あるいは粘着剤を介して貼着したり、塗布したりして、予め金属板４，５に一体化しておくことも可能である。樹脂１１による封止は、図示するように燃料電池セルの周縁領域全体を覆う形で行なわれる。また、樹脂封止の表面１１ａは、金属板４，５の中央領域４ｂ，５ｂの高さに合わせておくことで、機器に組み込むときのスペース効率がよくなる。 FIG. 3 shows a configuration example in which an insulating material 6 (corresponding to an insulating layer) is sandwiched between the peripheral regions 4 a and 5 a of the metal plates 4 and 5. Further, the end of the solid polymer electrolyte 1 is sandwiched between two insulating materials 6. By providing the insulating material 6, the inflow of gas or the like from one of the electrode plates 2 and 3 to the other can be effectively prevented. The thickness of the insulating material 6 is preferably 0.1 mm or less from the viewpoint of thinning. In addition, it is possible to further reduce the thickness by coating the insulating material (for example, the insulating material 6 can have a thickness of 1 μm). As the insulating material 6, a sheet-like resin, rubber, thermoplastic elastomer, ceramics, and the like can be used. However, in order to improve the sealing performance, resin, rubber, thermoplastic elastomer, and the like are preferable, and in particular, polypropylene, polyethylene, polyester, fluorine Resin and polyimide are preferable. The insulating material 6 can be integrated with the metal plates 4 and 5 in advance by sticking or coating the peripheral edges of the metal plates 4 and 5 directly or via an adhesive. Sealing with the resin 11 is performed so as to cover the entire peripheral region of the fuel cell as shown. In addition, the surface 11a of the resin sealing is matched to the height of the central regions 4b and 5b of the metal plates 4 and 5, so that the space efficiency when incorporated in the device is improved.

図４は、図２と同様に金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａで固体高分子電解質１の周縁領域１ａを挟持しているが、周縁領域１ａは、金属板４，５から突出しない形である。樹脂封止は他と同様に行なわれる。また、樹脂封止の表面１１ａは、金属板４，５の中央領域４ｂ，５ｂの高さと異ならせてもよいし、見栄えを良くするため同じ高さに合わせておくことが好ましい。 In FIG. 4, the peripheral region 1 a of the solid polymer electrolyte 1 is sandwiched between the peripheral regions 4 a and 5 a of the metal plates 4 and 5 as in FIG. 2, but the peripheral region 1 a does not protrude from the metal plates 4 and 5. It is a shape. Resin sealing is performed in the same manner as the others. Further, the resin-sealed surface 11a may be different from the height of the central regions 4b and 5b of the metal plates 4 and 5, and is preferably adjusted to the same height in order to improve the appearance.

図５は、金属板４，５の周縁領域４ａ，５ａで固体高分子電解質１の端部を挟持すると共に、固体高分子電解質１の更に外側に両面テープ１２（封止材料に相当）を用いて封止している。 In FIG. 5, the end portions of the solid polymer electrolyte 1 are sandwiched between the peripheral regions 4 a and 5 a of the metal plates 4 and 5, and a double-sided tape 12 (corresponding to a sealing material) is used on the outer side of the solid polymer electrolyte 1. And sealed.

図６は、第１金属板４の周縁領域４ａを第２金属板５の周縁領域５ａよりも突出した形状としており、周縁領域４ａと周縁領域５ａにまたがるように封止材料１１を塗布している。この構成によれば、簡素な工程で周縁領域の封止を行なうことができる。 In FIG. 6, the peripheral region 4a of the first metal plate 4 is shaped so as to protrude from the peripheral region 5a of the second metal plate 5, and the sealing material 11 is applied so as to straddle the peripheral region 4a and the peripheral region 5a. Yes. According to this configuration, the peripheral region can be sealed with a simple process.

燃料電池を構成する場合、図１，２に示すような燃料電池セルを１個又は複数個使用することができるが、固体高分子電解質１、一対の電極板２，３、及び一対の金属板４，５で単位セルを構成し、この単位セルを複数積層したり、同一面に配列して使用することも可能である。このようにすると、ボルト及びナットの締結部品で相互結合して、セル部品に一定の圧力を加えなくても、高出力の燃料電池を提供することができる。 When configuring a fuel cell, one or a plurality of fuel cells as shown in FIGS. 1 and 2 can be used, but the solid polymer electrolyte 1, a pair of electrode plates 2, 3, and a pair of metal plates It is also possible to form unit cells with 4 and 5 and to stack a plurality of unit cells or to arrange them on the same surface. By doing so, it is possible to provide a high-power fuel cell without the need to apply a certain pressure to the cell parts by mutually coupling with the fastening parts of the bolts and nuts.

燃料電池として使用の際、金属板５の燃料の注入口５ｃ及び排出口５ｄには、直接、燃料供給用のパイプを接合することも可能であるが、燃料電池の薄型化を行う上で、厚みが小さく、金属板５の表面に平行なパイプを有するジョイント機構を設けるのが好ましい。例えば、注入口５ｃにジョイント用の金属製ピンを金属板５に対して取り付けることができる。この取り付けは、カシメや圧入により行うことができる。このピンに対して、パイプを圧入して取り付けることができる。 When used as a fuel cell, it is possible to join a fuel supply pipe directly to the fuel inlet 5c and outlet 5d of the metal plate 5, but in making the fuel cell thinner, It is preferable to provide a joint mechanism having a small thickness and a pipe parallel to the surface of the metal plate 5. For example, a metal pin for a joint can be attached to the metal plate 5 at the inlet 5c. This attachment can be performed by caulking or press fitting. A pipe can be press-fitted and attached to this pin.

燃料電池セルを構成する部材である金属板４，５及び固体高分子電解質１は、矩形状に形成されているが、その四隅はＲ形状に形成されている。四隅にＲをつけることで取り扱い易い形状にしている。 The metal plates 4 and 5 and the solid polymer electrolyte 1 which are members constituting the fuel battery cell are formed in a rectangular shape, but four corners thereof are formed in an R shape. The corners are rounded for easy handling.

＜別実施形態＞
燃料電池セルの構成は本実施形態に示す構造のものに限定されるものではない。例えば、カソード側金属板４は空気を取り込むための開口孔４ｃを多数有する形状をしているが、カソード側金属板４をアノード側金属板５と同様の形状に形成してもよい。 <Another embodiment>
The configuration of the fuel cell is not limited to the structure shown in the present embodiment. For example, the cathode side metal plate 4 has a shape having a large number of opening holes 4 c for taking in air, but the cathode side metal plate 4 may be formed in the same shape as the anode side metal plate 5.

本考案の燃料電池セルの一例を示す組み立て斜視図Assembly perspective view showing an example of the fuel battery cell of the present invention 本考案の燃料電池セルの一例を示す縦断面図The longitudinal cross-sectional view which shows an example of the fuel battery cell of this invention 封止構造の別実施形態を示す図The figure which shows another embodiment of sealing structure 封止構造の別実施形態を示す図The figure which shows another embodiment of sealing structure 封止構造の別実施形態を示す図The figure which shows another embodiment of sealing structure 封止構造の別実施形態を示す図The figure which shows another embodiment of sealing structure

符号の説明Explanation of symbols

１固体高分子電解質
１ａ周縁領域
２カソード側電極板
３アノード側電極板
４カソード側金属板（第１金属板）
４ａ周縁領域
４ｂ中央領域
５アノード側金属板（第２金属板）
５ａ周縁領域
５ｂ中央領域
１０薄膜電極組成体
１１樹脂
１２両面テープ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid polymer electrolyte 1a Peripheral area | region 2 Cathode side electrode plate 3 Anode side electrode plate 4 Cathode side metal plate (1st metal plate)
4a peripheral area 4b central area 5 anode side metal plate (second metal plate)
5a Peripheral area 5b Central area 10 Thin film electrode composition 11 Resin 12 Double-sided tape

Claims

板状の固体高分子電解質と、この固体高分子電解質の両側に配置された第１電極板及び第２電極板と、これら電極板の更に外側に配置された第１金属板及び第２金属板とを備え、これら第１・第２金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態で封止される燃料電池セルであって、
前記周縁領域をガス遮蔽性及び絶縁性を有する封止材料を用いて封止してあることを特徴とする燃料電池セル。 Plate-shaped solid polymer electrolyte, first electrode plate and second electrode plate disposed on both sides of the solid polymer electrolyte, and first metal plate and second metal plate disposed further outside these electrode plates And the peripheral region of these first and second metal plates is sealed with an insulating layer interposed therebetween,
The fuel cell, wherein the peripheral region is sealed with a sealing material having gas shielding properties and insulating properties.

前記ガス遮蔽性は、水素ガスに対する遮蔽性であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セル。 The fuel cell according to claim 1, wherein the gas shielding property is a shielding property against hydrogen gas.

前記封止材料は、エポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池セル。 The fuel cell according to claim 1, wherein the sealing material is an epoxy resin.

前記封止材料を用いて、前記絶縁層を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池セル。 The fuel cell according to claim 1, wherein the insulating layer is formed using the sealing material.

第１金属板と第２金属板のうち、一方の金属板の周縁領域が他方の周縁領域よりも突出した形状とし、一方の周縁領域と他方の周縁領域にまたがるように封止材料を塗布してあることを特徴とする請求１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池セル。 Of the first metal plate and the second metal plate, the peripheral region of one metal plate has a shape protruding from the other peripheral region, and a sealing material is applied so as to straddle one peripheral region and the other peripheral region. The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein